In augustus 2014, gifstoffen van algenbloei in Lake Erie legden de stad Toledo plat, Ohio's watervoorziening, waardoor een half miljoen inwoners meer dan twee dagen zonder drinkwater zitten. Een nieuwe studie, co-auteur van onderzoekers van de Universiteit van Tennessee, Knoxville, toont aan dat een virus mogelijk betrokken is geweest bij de crisis en stelt methoden voor om de watervoorziening strenger te controleren.

Steven Wilhelmus, Kenneth en Blaire Mossman hoogleraar Microbiologie, samen met UT-afstudeerstudenten Joshua Stough en Lauren Krausfeldt, werkte met een team van 25 onderzoekers om de fysiologische eigenschappen van Microcystis te onderzoeken, het cyanobacteriële organisme dat verantwoordelijk is voor schuimachtige algenbloei in Lake Erie. Ze ontdekten dat het consistent was met algenbloei van 2012 en 2013, behalve één ding:de Microcystis-cellen hadden een virale infectie. Typisch, toxines van algenbloei worden in de cel opgesloten totdat de cel sterft. Maar virusinfecties kunnen ervoor zorgen dat cellen openbreken, lekt het toxine in het water en vervolgens in de aanzuigleidingen en behandelingscentra van de watervoorziening.

De virussen die in het onderzoek zijn geanalyseerd, infecteren alleen bacteriën en infecteren geen mensen.

"De studie verandert de manier waarop we denken over hoe het toxine zich door aquatische systemen verplaatst en in de watervoorziening terechtkomt, " zei Wilhelmus, die sinds 1997 aan Lake Erie heeft gewerkt. "Het kan ons helpen begrijpen hoe deze organismen in de natuur voortbestaan."

De studie is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Co-auteurs zijn onder meer Morgan Steffen van James Madison University, die het werk begon tijdens de overgang van haar doctoraatsstudie microbiologie aan de UT; Tim Davis van het National Oceanic and Atmospheric Administration Great Lakes Environmental Research Laboratory; Michael McKay van Bowling Green State University; en Gregory Dick van de Universiteit van Michigan.

De wetenschappers documenteerden de virale infectie door RNA te sequencen uit de Toledo-watermonsters. Ze gebruikten wiskundige computermodellen om te simuleren hoe de algenbloei door het water bewoog:satellietbeelden werden gebruikt om te bepalen waar de bloei zich op bepaalde dagen bevond, en computermodellen vulden de gaten daartussen.

"Het belangrijkste dat we leren is dat er opgeloste en deeltjesvormige bronnen van het toxine zijn, "Zei Wilhelm. "Van oudsher denken we dat een toxine vastzit in de cel. In dit onderzoek, we hebben een manier gevonden waarop het toxine van deeltjes naar de opgeloste fase kan gaan."

'Deeltje' is een term die wordt gebruikt om iets te beschrijven dat groter is dan een cel - iets dat gewoonlijk op een filter wordt verzameld. Het wordt als opgelost beschouwd zodra het door het filter kan glippen.

De bevinding rechtvaardigt de noodzaak voor wetenschappers en gemeenten om het toxine anders te controleren dan ze traditioneel hebben gedaan - kijkend naar de opgeloste of celvrije fase in plaats van alleen de deeltjesfase, zei Wilhelm. Hierdoor kunnen waterbeheerders het toxine beter detecteren voordat het zich via de watervoorziening verspreidt.

"Er zijn manieren om de opgeloste fase te doen, maar ze zijn omslachtig en worden doorgaans niet beheerd door de meeste toezichthoudende instanties, " zei hij. "Deze studie benadrukt de noodzaak om dat te doen."

Volgende stappen zijn onder meer onderzoeken of de virale infecties een rol spelen bij het beheersen van de populatie giftige algen en voortgezet onderzoek naar de voedingsstoffen die deze cellen gebruiken om te groeien. De wetenschappers hebben al een nieuwe observatie gedaan in deze studie, bevestigend dat cellen ureum als stikstofbron gebruikten.

"Het laat ons opnieuw evalueren hoe voedingsstoffen de microbiële gemeenschappen kunnen vormen, ' zei Wilhelm.

Onderzoekers proberen nog steeds te begrijpen waarom de groei van algen sinds de jaren negentig in watermassa's over het hele land en de wereld is geëxplodeerd.

"Algenbloei neemt in intensiteit toe, ernst en frequentie, en we proberen te begrijpen waarom, "Zei Wilhelm. "Deze studie is weer een stukje van de puzzel."